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惊!大爆炸之前的宇宙可能与我们现在的宇宙互为镜像?

2019-01-24 10:33 前瞻网   

 

惊!大爆炸之前的宇宙可能与我们现在的宇宙互为镜像?

就像一座山隐现在平静的湖面上,似乎宇宙曾经有过一个完美的镜像。这是一个由加拿大科学家团队在推断宇宙大爆炸前后的规律后得出的结论。

物理学家便对宇宙大爆炸后几秒钟到现在的宇宙结构都有很好的了解。在许多方面,当时基础物理学的运作方式和今天没有不同。但几十年来,专家们一直在争论,在这个微小、密度无穷大的物质第一次向外膨胀的那一刻,发生了什么。他们通常假定基本物理原理在某种程度上发生了改变。

安大略省滑铁卢市普里美特理论物理研究所(Perimeter Institute for Theoretical Physics)的研究人员拉瑟姆·博伊尔(Latham Boyle)、基兰·芬恩(Kieran Finn)和尼尔·图罗克( Neil Turok)通过假设宇宙一直基本对称且组成简单,然后从数学上推断出大爆炸后的第一个瞬间,提出了颠覆性观点。

他们提出,以前的宇宙是我们现在的宇宙的镜像,只是一切都颠倒了。在那里,时间倒流、粒子是反粒子。这并不是物理学家们第一次设想在大爆炸之前存在另一个宇宙,但之前他们一直认为那是与我们自己的宇宙非常相似的独立宇宙。

图罗克在接受采访时表示:“我们不是说大爆炸前有另一个宇宙,而是说,在某种意义上,爆炸前的宇宙实际上是爆炸后的宇宙的镜像。”

博伊尔说:“这就像我们今天的宇宙在大爆炸中得到了反射。宇宙形成之前的那段时间实际上是大爆炸的反射。”

想象一下在这个相反宇宙中打碎一个鸡蛋。首先,它完全由带负电荷的“反”质子和带正电荷的“反”电子组成。其次,从我们的角度来看,它似乎是从一团蛋黄到一个裂开的鸡蛋,再到一个没有裂开的鸡蛋,最后进入母鸡体内。同样,宇宙也会从向外爆炸到大爆炸奇点然后到形成我们的宇宙。

但从另一个角度看,这两个宇宙都是在大爆炸时产生的,并在时间上同时向前和向后爆炸。这种二分法为对困扰物理学家多年的问题提供了创造性解释。首先,它会使大爆炸后宇宙的第一秒变得相当简单,消除了匪夷所思的专家三十年来用来解释一些量子物理学和标准模型棘手方面的多元宇宙和尺寸规格的必要性,这些量子物理学和标准模型描述了一系列构成我们的宇宙的亚原子粒子。

图罗克表示:“理论家们创建了大统一理论(GUTs)——超对称理论、具有额外维度的弦理论、多元宇宙理论,这些理论认为有数以百计从未被观测到的新粒子。人们基本上只是继续提出理论。目前还没有任何观察到的证据。”

同样地,波义耳认为这一理论将为暗物质提供一个更简单的解释。

波义耳接受采访时说:“突然间,当你接受这个对称的,扩展的空间/时间的观点时,一个我们已经认为存在的粒子——右手中微子——变成了一个很有可能是纯暗物质的粒子。不需要有更多认为是其他粒子的推测了。”(博伊尔指的是理论上的无菌中微子,它可以穿过普通物质而完全不与之发生作用。)

科学家们说,这一新理论源于对物理学家近年来提出的匪夷所思的补充理论的不满。图罗克自己也参与拓展这些解释,但他内心深处渴望对宇宙和大爆炸做出更简单的解释。他们还表示,这种新理论具有可试验的优点。这将是说服怀疑论者的关键因素。

加州理工学院宇宙学家肖恩卡罗尔(Sean Carroll)说:“如果有人能找到比现有的宇宙历史更简单的版本,那这就是进步。虽不一定正确,但这意味着它值得研究。”虽然他没有参与这项研究,但是其内容有援引他的著作。他指出,目前大家认为最有可能是暗物质的粒子是大质量弱相互作用粒子(WIPMs),但其仍未被发现,现在可能是考虑其他选择的时候了,这些选择中可能包括波义耳提到的右手中微子。但是,他也表示要说服他,还有很长的路要走。

加拿大团队明白这一点,他们说他们将按照模型提出可测量的且可测试的元素来验证他们是否正确。比如,他们的模型预测最轻的中微子实际上应该完全没有质量。如果他们是对的,这可能会重塑我们对宇宙的看法。

图罗克说:“这很具戏剧性。完全背离了过去30年物理学的发展方向,也背离了我们自己的研究。扪心自问,难道不会有更简单的事情发生吗?”

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责任编辑: 4002YHQ

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